Abstract
Adsorption and desorption characteristics of $^{42}K$ and $^{45}Ca$ were studied by making use of the natural zeolite, bentonite, and vermiculite. The work included that the fittness tests for the Freundlich and the Langmuir adsorption isotherms and desorption of the radionuclides from adsorbents by extracting with $NH^+_4$ ($1N-NH_4OAc$). The adsorption by the radionuclides are fitted well with both of the adsorption equations. The Langmuir adsorption maximum of $^{42}K$ is higher than that of $^{45}Ca$ by the zeolite and bentonite except vermiculite, and the values of $^{42}K$ decrease in the order of Zeolite (Zt)>Bentonite (Bt)>Vemiculite (Vt). As for $^{45}Ca$, the maximum adsorption values decrease in the order of Bt>Vt>Zt. The ionic radii of K and Ca seem to be closely related with fixation in the cavity of the zeolite that adsorb more $^{42}K$ than $^{45}Ca$. The smaller ionic size of Ca seems to be resulted in the lower adsorption of $^{45}Ca$ by the zeolite because Ca could leave easily from the cavity. Ionic size of K, however, seems to be similar with size of the cavity. $^{45}Ca$ adsorption by the bentonite, on the other hand, show higher adsorption than $^{42}K$. The higher charge density of the divalent cations than those of the monovalent cations seems to be the main consideration. For the retention strength of the adsorbed $^{42}K$ and $^{45}Ca$ by the adsorbents, a comparison is made by use of the Langmuir constant(k). The results indicated that the constant values for K are smaller than those of Ca in all the adsorbents. It seems that the smaller values of the constant, the weaker retention strength. For $^{42}K$, the percentage of desorption decrease in the order of Zt>Bt>Vt, but in the case of $^{45}Ca$, it decreases in the order of Vt>Zt>Bt. The results show that the weaker binding strength as represented by small value of the Langmuir constant, the higher percentage of the removal except fixing preferably $K^+$ by the vemiculite. In conclusion, the zeolite could adsorb much more $^{42}K$ and remove it more than others. For $^{45}Ca$, the bentonite could adsorb more and desorb less than others.
천연(天然) 제오라이트, 벤토나이트, 버미큐라이트에 의한 $^{42}K$, $^{45}Ca$ 흡착(吸着)이 Frendlich와 Langmuir 등온흡착방식(等溫吸着方式)에 맞는지, 또한 이들 흡착체(吸着體)에 흡착(吸着)된 방사성(放射性) 핵종(核種)이 $NH_4$에 의해서 탈착(脫着)되는 정도(程度)를 이들 광물(鑛物)의 결정구조적(結晶構造的) 특성(特性)과 관련시키면서 상호(相互) 비교(比較)해 봤다. 우선 $^{42}K$, $^{45}Ca$ 흡착(吸着)은 두 가지 흡착방식(吸着方式)에 잘 맞는다. Langmuir 최대흡착량(最大吸着量)은 버미큐라이트를 제외(除外)하고는 제오라이트와 벤토나이트 모두 $^{42}K$ 흡착량(吸着量)이 $^{45}Ca$ 흡착량(吸着量) 보다 많다. $^{42}K$ 흡착량(吸着量)의 크기를 보면 zeolite(Zt) > Bentonite (Bt) > Vermiculite (Vt)의 순(順)이고 $^{45}Ca$의 경우는 Bt>Vt>Zt이다. 제오라이트가 $^{42}K$를 $^{45}Ca$ 보다 더 많이 흡착(吸着)하는 것은 이온반경(半徑)과 제오라이트 공동(空洞)의 크기와 밀접한 관계가 있는 것으로 보여진다. Ca 이온반경(半徑)은 작기 때문에 공동(空洞)으로 부터 빠져 나온다. 벤토나이트가 $^{45}Ca$를 더 흡착(吸着)하는 것은 하전밀도(荷電密度)가 K의 하전밀도(荷電密度) 보다 크기 때문이라고 본다. $^{42}K$, $^{45}Ca$의 흡착강도(吸着强度)는 Langmuir 정수(定數)(k)와 비교(比較)해 보면 $^{42}K$의 경우는 k값이 $^{45}Ca$의 k값 보다 작다. k값이 작으면 흡착강도(吸着强度)는 약(弱)하다고 본다. $^{42}K$의 탈착율(脫着率)은 Zt>Bt>Vt 의 순(順)이고 $^{45}Ca$는 Vt>Zt>Bt 의 순(順)이다. 버미큐라이트의 $K^+$에 대한 선택적 고정은 제외하고 k값이 작은 것이 탈착율(脫着率)은 높다. 결론적(結論的)으로 제오라이트는 다른 개량재(改良材)보다 $^{42}K$를 더 흡착(吸着)하고 방출(放出)도 많다. 벤토나이트는 다른 개량재(改良材)보다 $^{45}Ca$를 더 흡착(吸着)하나 탈착(脫着)은 적다.